汽車智能化、網聯(lián)化，甚至自動駕駛大浪已經來臨；浪潮帶來的是ADAS技術的不斷革新、高品質車載娛樂影音的影音推進、以及OTA遠程升級、V2X、大數據、云計算等一系列技術的發(fā)展；這推進了車載網絡容量需求的爆發(fā)式發(fā)展，顯然這已經超出了CAN或FlexRay等傳統(tǒng)車載網絡的歷史使命。這也正是以太網與汽車深度擁抱集成的契機。

1車載以太網簡介

目前，車載以太網的技術標準是基于單對雙絞線以太網的BroadR-Reach（BRR）或OABR（OpenAllianceBroadR-Reach）技術，IEEE已經完成對100Mbit/s（100Base-T1）車載以太網技術的標準化，正在對1Gbit/s傳輸速度的車載以太網進行標準化。

2車載以太網跟工業(yè)以太網異同

車載以太網使用單對非屏蔽電纜以及更小型緊湊的連接器，使用非屏蔽雙絞線時可支持15m的傳輸距離(對于屏蔽雙絞線可支持40m)，這種優(yōu)化處理使車載以太網可滿足車載EMC要求。100M車載以太網的PHY采用了1G以太網的技術，可通過使用回聲抵消在單線對上實現雙向通信。

車載以太網（100Base-T1）的物理層與標準的100BASE-TX的物理層主要區(qū)別有：

與100BASE-TX所使用的擾頻器相比，車載以太網數字信號處理器（DSP）采用了高度優(yōu)化的擾頻器，可以更好地分離信號，比100BASE-TX系的頻譜效率更高；

車載以太網的信號帶寬為66.7MHz，只有100BASE-TX系統(tǒng)的一半。較低的信號帶寬可以改善回波損耗，減少串擾，并確保車載以太網可滿足汽車電磁輻射標準要求；

車載以太網的MAC層采用IEEE802.3的接口標準，無需做任何適配即可無縫支持廣泛使用的高層網絡協(xié)議（如TCP/IP）。

3車載以太網發(fā)展趨勢

隨著越來越多的傳感器、控制器以及接口對帶寬的要求越來越高，車內不同的計算單元和不同的域之間彼此通信的需求越來越強，車載電子也變得日益復雜，這直接導致了對車內連線使用上的增長。

如今，車內線束在重量上是繼底盤和引擎之外占第三位的部分，這就決定了，降低線束重量的技術將會直接改善燃油使用的經濟性。而車載以太網承載在單線對非屏蔽雙絞線的傳輸介質上，使用更小巧緊湊的連接器，可減少高達80%的車內連接成本和高達30%的車內布線重量。

隨著車載以太網發(fā)展，車載以太網領域里最為重要的OPEN聯(lián)盟成員已增長到300個，包括汽車領域里眾多的汽車廠商、一級供應商、芯片商、技術公司以及研究機構等。中國車企和供應商也在積極關注并逐漸采用OPEN聯(lián)盟的技術，在OPEN聯(lián)盟中已有一汽集團、北汽、長城、泛亞、華晨、恒潤、航盛以及中國信息通信研究院等十幾家中國成員。全世界采用OABR技術的主流汽車制造商的數量正在增長，已有多個車型上采用了車載以太網，包括寶馬公司的X3、X4、X5、X6、i3、i8、6系以及7系、捷豹的XJ和XF、以及大眾的帕薩特等。

4NXP車載以太網Switch和PHY芯片

作為汽車電子領域舉足輕重的半導體NXP，為車載以太網應用提供了Switch、PHY一系列解決方案。

圖1NXP100Base-T1PHY芯片

TJA1100：符合OABR的單端汽車以太網PHY收發(fā)器

TJA1100符合開放聯(lián)盟Broad-RReach標準。單端口以太網PHY收發(fā)器的設計完全符合汽車應用的需求。它支持100Mbit/s的傳輸，接收能力達非屏蔽雙絞線(UTP)15米以上。TJA1100可實現最低的系統(tǒng)成本，并滿足新一代電子控制單元(ECU)和高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)的傳感器對面積和散熱方面的嚴格限制。TJA1100符合AEC-Q1001級，設計初衷是最小的封裝尺寸、最少的外部組件開銷和低功耗。

TJA1100主要特點：

單電源3.3V供電

支持MII、RMII接口

錯誤診斷

低功耗

6*6mm小封裝

汽車級認證

TJA1102/TJA1102S：符合IEEE100BASE-T1標準的雙路以太網PHY收發(fā)器

TJA1102(TJA1102S)是符合IEEE100BASE-T1標準高度集成的雙(分別為單個)端口以太網PHY收發(fā)器。

TJA1102/TJA1102S主要特點：

雙路100Base-T1車載以太網收發(fā)器

單電源3.3V供電，內部集成1.8VLDO或外部提供可選

支持MII、RMII接口

錯誤診斷

低功耗

8*8mm小封裝

汽車級認證

圖2NXP以太網switch芯片

SJA1105EL/SJA1105PEL/QEL/REL/SEL：5端口AVB汽車以太網交換機

SJA1105EL以太網交換機提供靈活的解決方案，可實現模塊化和成本優(yōu)化的ECU，能夠支持任何車載連接要求。通過利用5Gbps交換吞吐量，每個SJA1105EL端口可以采用10、100和1000Mbps之間的數據傳輸速率獨立運行。所有端口上的標準接口可輕松連接任何類型的以太網PHY。例如恩智浦的TJA1100、光收發(fā)器或用于診斷應用和工業(yè)自動化市場的通用10/100/1000BASE-TXPHY。SJA1105EL完全支持音/視頻橋接等關鍵汽車標準，并提供先進的汽車診斷。

SJA1105PEL/QEL/REL/SEL汽車千兆以太網交換機系列擴展了SJA1105EL/TEL交換機的功能，改進了安全特性，擴展了接口選項。

新的幀列表特性將交換機數據處理限制在已知源內，可防止轉發(fā)錯誤或惡意數據。

更新后的接口提供了IO擴展電壓選項和新的SGMII接口。

該交換機符合IEEEAVB。QEL和SEL版本支持擴展的TSN特性。

恩智浦原裝AUTOSAR驅動程序和AVBSW堆棧適用于本系列。

SJA1105主要特點：

12*12mm小封裝

集成5個(G)MACs，每個端口可獨立靈活配置

支持MII、RMII、RGMII接口

通過SPI管理配置

支持4096VLAN以及1024廣播MAC地址

支持AVBAS、Qav、Qat

支持IEEE1588

圖3以太網switch、PHY典型應用

ZLG有豐富開發(fā)配套資料及demo開發(fā)板（集成switch、PHY），以及方便調試的轉接工具（車載2線以太網轉4線工業(yè)以太網水晶頭）。

圖4以太網開發(fā)板

圖5以太網調試轉接板

車載以太網的優(yōu)勢以及應用趨勢，能填補新形勢下的車載網絡需求空白，讓我們一起期待這一時代的到來。